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c++如何实现dijkstra最短路径_c++ 邻接矩阵与贪心算法实现【详解】

冰火之心

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发布时间:2025-12-27 15:36:09

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来源于php中文网

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邻接矩阵实现Dijkstra需用INT_MAX/2初始化图和dist数组,避免溢出和误判;visited全设false;小规模n下宜线性扫描选最小dist节点而非priority_queue;需路径时维护prev数组。

c++如何实现dijkstra最短路径_c++ 邻接矩阵与贪心算法实现【详解】

邻接矩阵存图时,dijkstra 的数组初始化怎么写才不出错

邻接矩阵实现 dijkstra 最容易在初始化阶段翻车:把未连接的边设为 0-1,会导致算法误判为“存在一条长度为 0 的边”。必须用一个足够大的数(如 INT_MAX / 2)表示无穷大,且不能直接用 INT_MAX —— 后续松弛操作中 dist[u] + graph[u][v] 可能溢出。

  • graph[i][j]:若 ij 无边,赋值为 INT_MAX / 2;若有边,赋值为非负权值
  • dist[i] 初始化为 INT_MAX / 2dist[src] = 0
  • visited[i] 全部设为 false

贪心选择的核心:每次选未访问节点中 dist 最小的,为什么不能用 priority_queue

邻接矩阵下,节点总数 n 通常不大(比如 ≤ 1000),而 priority_queue 带来的常数开销和额外内存反而不如线性扫描高效。更重要的是:邻接矩阵本身不支持快速获取某点的所有邻接边(得遍历整行),priority_queue 的优势无法发挥。

  • 直接循环 for (int i = 0; i 找最小 dist[i]!visited[i] 的点,时间复杂度 O(n²),简洁可控
  • 若强行套用 priority_queue>,需额外维护 dist 更新同步问题(陈旧节点残留),反而易错
  • 只有邻接表 + 稀疏图 + 大规模节点时,堆优化才真正有意义

dijkstra 松弛操作中,dist[u] + graph[u][v] 的边界检查不能省

即使你用了 INT_MAX / 2 初始化,仍可能因输入权值过大或图构造错误,导致 dist[u] + graph[u][v] 溢出变成负数,从而错误触发松弛。必须加防溢检查。

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if (dist[u] != INT_MAX / 2 && graph[u][v] != INT_MAX / 2) {
    int newDist = dist[u] + graph[u][v];
    if (newDist < dist[v]) {
        dist[v] = newDist;
    }
}
  • 两个条件缺一不可:dist[u] 不是无穷,说明 u 已可达;graph[u][v] 不是无穷,说明边真实存在
  • 漏掉任一判断,都可能让 INT_MAX / 2 + 正数 溢出,结果小于 dist[v],引发错误更新
  • 某些题目权值为 0,所以不能靠“是否 > 0”来判断边是否存在

路径还原不是必须的,但一旦需要,就得额外维护 prev 数组

dijkstra 本身只算最短距离,不记录路径。如果题目要求输出路径(比如打印从起点到终点的节点序列),必须在松弛成功时同步更新前驱节点。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 声明 vector prev(n, -1),初始化全为 -1
  • if (newDist 成立时,加一句 prev[v] = u
  • 路径回溯用 while (v != -1) { path.push_back(v); v = prev[v]; },再反转
  • 注意:多个最短路时,prev 只保存其中一条(取决于松弛顺序),这不是 bug,是算法特性
实际写的时候,最容易被忽略的是溢出防护和无穷大取值——很多人抄模板用 0x3f3f3f3f,但在 C++ 标准库里它只是近似 1e9,遇到权值总和超 2e9 的题就会跪。老实用 INT_MAX / 2,配合显式溢出判断,比炫技重要得多。

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